文/羅小安楊春霞

1中國科學(xué)院高能物理研究所 北京 100049

2中國科學(xué)院大科學(xué)裝置辦公室 北京 100864

1 概述

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是國家為在科學(xué)技術(shù)前沿取得重大突破、解決經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全中的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和前瞻性科技問題而投資建設(shè)的科學(xué)技術(shù)研究設(shè)施。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是實現(xiàn)科學(xué)前沿突破的重要基礎(chǔ)，是促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的科技保障，是推進(jìn)高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動力，是培養(yǎng)人才和提升國際合作水平的重要平臺。

我國的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是在20世紀(jì)五六十年代“兩彈一星”計劃的帶動下啟動的，改革開放以來，隨著國家投入的增加，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施涉及的領(lǐng)域不斷拓展，建設(shè)穩(wěn)步發(fā)展，在我國科技進(jìn)步、社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國家安全中發(fā)揮了重要作用。

中科院在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展中始終發(fā)揮著引領(lǐng)和骨干作用，是承擔(dān)我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運行的主要力量，目前運行設(shè)施13個，在建設(shè)施10個，將建設(shè)施1個，見表1。

按照不同的應(yīng)用目的，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施一般分為3類：一是為特定學(xué)科領(lǐng)域的重大科學(xué)技術(shù)目標(biāo)建設(shè)的專用研究設(shè)施，如北京正負(fù)電子對撞機(jī)、蘭州重離子研究裝置等；二是為多學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究服務(wù)的，具有強(qiáng)大支持能力的大型公共實驗平臺，如上海光源、合肥同步輻射裝置等；三是為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國家安全和社會發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的公益基礎(chǔ)設(shè)施，如中國遙感衛(wèi)星地面站、長短波授時系統(tǒng)等。

表1 中科院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)計表

2 已建設(shè)施安全穩(wěn)定運行，科研成果顯著

目前，中科院共有13個重大科技基礎(chǔ)設(shè)施處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，其基本情況見表2。

在國家相關(guān)部委的支持下，中科院運行的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施取得了大量的有重要價值的科學(xué)數(shù)據(jù)和科研產(chǎn)出，設(shè)施建設(shè)和依托其進(jìn)行的高水平研究工作多次獲獎，截至2011年，共獲國家級獎勵24項。

（1）專用研究設(shè)施極大提升了我國基礎(chǔ)前沿研究水平和自主創(chuàng)新能力。北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）使我國在τ-粲物理實驗領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，其優(yōu)異性曾迫使美國同類加速器SPEAR不得不改變研究方向，BEPCII建成之后，其亮度是美國康奈爾大學(xué)對撞機(jī)（CESR）亮度的7倍，使中國的加速器技術(shù)、探測器技術(shù)實現(xiàn)了又一次跨越。蘭州重離子研究裝置是我國目前加速離子種類最多、能量最高、束流品質(zhì)最好的重離子加速器，合成了11種近滴線稀土新核素，核素質(zhì)量測量精度達(dá)到10-6量級，進(jìn)入國際先進(jìn)行列。超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）作為世界上第一個全超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置，在國際上首次獲得分鐘量級的非圓偏濾器位形下高參數(shù)長脈沖等離子體，被國際同行譽(yù)為“世界聚變能開發(fā)的重要里程碑”。郭守敬望遠(yuǎn)鏡以中國原創(chuàng)的新概念和新方法，使人類觀測天體光譜的數(shù)目提高一個數(shù)量級。與同等規(guī)模的激光裝置相比，神光II裝置輸出的能量、功率、光束質(zhì)量等指標(biāo)全面達(dá)到及部分優(yōu)于國外目前正在運行的裝置，實現(xiàn)了我國激光驅(qū)動器技術(shù)發(fā)展史上質(zhì)的重大跨越，進(jìn)入了當(dāng)代國際最先進(jìn)的高功率固體激光驅(qū)動器行列。

表2 中科院已建設(shè)施基本情況

（2）公共實驗平臺為多學(xué)科前沿研究提供先進(jìn)的實驗平臺。這類平臺支撐我國科技界在交叉研究領(lǐng)域里開展高水平的研究工作，并取得了具有世界先進(jìn)水平的成果。依托北京同步輻射裝置，測定菠菜主要捕光復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，解析SARS冠狀病毒結(jié)構(gòu)，在分子水平揭示砒霜治療白血病的機(jī)理等多項重要成果在Nature、Science等國際頂級刊物上發(fā)表。作為我國第一個專用同步輻射光源，合肥同步輻射裝置在燃燒、X射線成像等領(lǐng)域取得了重要成果，依托合肥同步輻射裝置發(fā)現(xiàn)系列碳?xì)浠衔镅趸^程的重要中間體——烯醇于2005年作為封面文章發(fā)表在Science上。上海光源在2009年開放運行后，首批7條光束線站實驗機(jī)時供不應(yīng)求，其優(yōu)異性能支撐我國用戶在較短時間內(nèi)獲取大量的實驗數(shù)據(jù)，取得了一批具有國際影響力的研究成果，如肌動蛋白7a的突變?nèi)绾螌?dǎo)致先天性失聰失明、大腸桿菌巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究、植物幾丁質(zhì)受體參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的生化機(jī)理、Pt-Fe納米催化劑的原位X射線吸收譜結(jié)構(gòu)表征等，促進(jìn)了我國生命科學(xué)、材料科學(xué)、催化、環(huán)境等多個學(xué)科領(lǐng)域的快速發(fā)展。

公益基礎(chǔ)設(shè)施為社會發(fā)展提供了必不可少的保障。面對重大災(zāi)害的發(fā)生，遙感飛機(jī)以最快的速度對重災(zāi)區(qū)進(jìn)行大規(guī)模遙感飛行，中國遙感衛(wèi)星地面站能在最短的時間內(nèi)提供重要的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，為抗震救災(zāi)決策和指揮提供高質(zhì)量災(zāi)情分析報告。此外，中國遙感衛(wèi)星地面站在南水北調(diào)、西氣東輸?shù)戎卮蠊こ虥Q策、國土資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、資源勘測等方面發(fā)揮了不可替代的作用。長短波授時系統(tǒng)作為國家不可或缺的科學(xué)技術(shù)支撐基礎(chǔ)工程和社會公益設(shè)施，其時間基準(zhǔn)始終保持國際先進(jìn)水平，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)、國家安全等諸多領(lǐng)域提供國家標(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)頻率服務(wù)，多次承擔(dān)火箭、衛(wèi)星發(fā)射等授時保障任務(wù)。中國西南野生生物種質(zhì)資源庫建成后使我國野生生物種質(zhì)資源保藏能力達(dá)到國際領(lǐng)先，對國家生物多樣性保護(hù)和生物資源的持續(xù)利用起到了重要作用，為我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供了生物資源戰(zhàn)略儲備。2010年上海世博會期間，中國西南野生生物種質(zhì)資源庫為英國館“種子圣殿”提供了約900種26萬粒種子/果實，極大提高了社會顯示度。“實驗1”科學(xué)考察船是我國目前最專業(yè)的水聲學(xué)科及海洋多學(xué)科的海上實驗平臺，能滿足在近海、遠(yuǎn)洋進(jìn)行水聲學(xué)、物理海洋等多學(xué)科和交叉學(xué)科綜合科學(xué)考察的需要，可支持大范圍、大尺度觀測網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)、觀測、調(diào)控和監(jiān)視等任務(wù)，進(jìn)行海洋環(huán)境實時立體監(jiān)測體系和綜合信息系統(tǒng)研究。

由于科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的原創(chuàng)性，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施已成為眾多高新技術(shù)的源泉和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的搖籃。在建設(shè)北京正負(fù)電子對撞機(jī)和后續(xù)開展的高能物理實驗國際合作中，高能物理所率先在國內(nèi)實現(xiàn)計算機(jī)國際聯(lián)網(wǎng)，1986年進(jìn)入國際Internet，90年代初引進(jìn)了WWW網(wǎng)頁，并向全國推廣。利用北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造工程建設(shè)所掌握的低溫超導(dǎo)技術(shù)、探測器技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)和核分析技術(shù)等，成功研制了超導(dǎo)除鐵器、正電子發(fā)射乳腺癌診斷斷層掃描儀PEM、X射線工業(yè)CT和高性能動物正電子發(fā)射斷層掃描儀，其中部分已進(jìn)入工業(yè)實用階段。基于建設(shè)蘭州重離子加速器時攻克的低溫與真空集成創(chuàng)新技術(shù)研制成功的食品真空凍干機(jī)已大規(guī)模進(jìn)入國內(nèi)該領(lǐng)域的設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，并打造出國內(nèi)的龍頭企業(yè)。世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置在建設(shè)中實現(xiàn)了我國在高溫超導(dǎo)大電流引線領(lǐng)域零的突破，研制生產(chǎn)的萬安級到百安級電流的系列高溫超導(dǎo)電流引線，為多個重要用戶提供了優(yōu)質(zhì)高溫超導(dǎo)電流引線產(chǎn)品。神光高功率激光實驗裝置所特有的大口徑光學(xué)元件對其加工技術(shù)和能力起到了極大的推動作用，依托神光高功率激光實驗裝置，上海市嘉定區(qū)已形成區(qū)域光學(xué)元件加工產(chǎn)業(yè)鏈，年產(chǎn)值達(dá)2億—3億元。利用建造大型加速器的技術(shù)研制成功的工業(yè)輻照加速器，已廣泛應(yīng)用于食品和衛(wèi)生器材的輻照殺菌。這些高新技術(shù)的突破和科技成果的轉(zhuǎn)化，充分顯示了重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施還是建立國家大型科研基地的重要條件。集中建設(shè)多個重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，形成依托設(shè)施群的大型科研基地，打造中國的“科研航空母艦”，開展多學(xué)科交叉研究，是提升國家科技創(chuàng)新能力、發(fā)展高科技的需求，開展多學(xué)科交叉研究是國家科技水平和綜合實力的體現(xiàn)，也是科學(xué)發(fā)展的必然需求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。根據(jù)現(xiàn)有布局及國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中長期規(guī)劃部署，上海、北京、合肥、廣東等地依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施群有可能最先形成大型綜合科研基地：上?？茖W(xué)研究中心以上海光源、蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施、X射線自由電子激光等為依托；北京綜合科學(xué)研究中心以高能光源為依托，建立物質(zhì)科學(xué)綜合極端條件實驗室裝置、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬器裝置等；合肥科學(xué)研究中心以超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置、合肥同步輻射裝置、穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實驗裝置為依托；廣東科學(xué)研究中心以散裂中子源、中微子實驗、海洋科學(xué)考察船、海底科學(xué)觀測網(wǎng)等為依托。

隨著重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的蓬勃發(fā)展及高水平科技成果的產(chǎn)出，我國在國際科技活動中的地位和參與國際競爭的能力進(jìn)一步提高，并將在國際高能物理領(lǐng)域、大型天文望遠(yuǎn)鏡研制建設(shè)、國際熱核聚變合作計劃中做出重要的、實質(zhì)性的貢獻(xiàn)。建在歐洲核子研究中心（CERN）的世界上能量最高的大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC是粒子物理領(lǐng)域的重大國際合作項目，正是由于中國在高能物理研究領(lǐng)域占有的重要地位，中國承擔(dān)了LHC的CMS和ATLAS大型探測器關(guān)鍵部件的研制并高質(zhì)量地完成了任務(wù)，這為我國科學(xué)家參加LHC實驗數(shù)據(jù)的物理分析獲取了入場卷。被稱為“人造太陽”的國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）是目前世界上最大的國際科技合作項目之一，其目標(biāo)是建造可實現(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的聚變反應(yīng)堆，由我國科學(xué)家自行設(shè)計和研制的超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置，是未來若干年唯一能為ITER提供長脈沖穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運行高參數(shù)非圓等離子體平臺的實驗裝置，為ITER計劃做出了重要的、實質(zhì)性的貢獻(xiàn)，大大提升了中國在ITER重大國際合作中的地位。

3 在建及將建設(shè)施積極探索“邊建設(shè)、邊運行”模式

中科院11個在建（將建）設(shè)施建設(shè)工作進(jìn)展順利，其基本情況見表3。

在保證設(shè)施建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量的前提下，部分設(shè)施積極探索“邊建設(shè)、邊運行”模式，在建設(shè)后期，即開始試運行工作，并取得了顯著的科研成果。大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗于2007年10月13日在深圳大亞灣核電站內(nèi)正式開工建設(shè)，在激烈的國際競爭中，承建單位中科院高能物理所采取了多種措施，克服重重困難，最終在2011年8月開始近點物理取數(shù)，12月24日開始遠(yuǎn)近點同時運行。2012年3月8日，大亞灣中微子實驗國際合作組發(fā)言人在北京宣布，憑借55天的數(shù)據(jù)量，大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗搶在競爭對手之前，發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩,并測量到其振蕩幾率。該成果在國際高能物理界引起熱烈反響，決定了未來中微子物理實驗發(fā)展的方向，是以我國為主的國際科技合作項目成功的范例。

另外，在設(shè)施建設(shè)以國家投入為主的基礎(chǔ)上，中科院積極有效地加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，與地方或其他相關(guān)單位合作共建，促進(jìn)地方科技發(fā)展。如，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡由中科院與貴州省政府合作共建，散裂中子源由中科院與廣東省政府合作共建等。通過共同建設(shè)這種形式，對拉動地方經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)地方相關(guān)學(xué)科的發(fā)展具有重要意義。再如，子午工程由中科院等7個部委所屬的12家法人單位通力合作，高質(zhì)量完成了全部建設(shè)內(nèi)容，是多部門共建網(wǎng)絡(luò)式大科學(xué)工程的成功典范。

4 “十二五”規(guī)劃展望

中科院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃的制訂緊密結(jié)合“創(chuàng)新2020”的發(fā)展戰(zhàn)略，與我國經(jīng)濟(jì)、社會、區(qū)域發(fā)展格局和資源、生態(tài)、環(huán)境、區(qū)域特點相適應(yīng)，結(jié)合50年路線圖的研究，梳理規(guī)劃總體目標(biāo)及設(shè)施未來發(fā)展思路，依托全國的科學(xué)家，提早啟動并科學(xué)遴選規(guī)劃建議項目。

在積極全面參與國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃工作的基礎(chǔ)上，中科院統(tǒng)籌部署、積極策劃、落實責(zé)任、組織隊伍，抓緊規(guī)劃項目立項的前期工作，成熟一項、啟動一項，力爭在“十二五”期間迅速形成競爭優(yōu)勢，在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運行中繼續(xù)發(fā)揮骨干引領(lǐng)作用：在前沿基礎(chǔ)科學(xué)若干重要領(lǐng)域，繼續(xù)保持優(yōu)勢，發(fā)揮引領(lǐng)作用；在能源、環(huán)境、生命科學(xué)、材料科學(xué)、粒子物理、空間科學(xué)及工程技術(shù)等發(fā)展迅速、競爭激烈的領(lǐng)域，積極進(jìn)取，形成競爭優(yōu)勢；在科學(xué)規(guī)范管理、開放共享和產(chǎn)出高水平科學(xué)成果方面，成為全國的表率。

表3 中科院在建（將建）設(shè)施基本情況

規(guī)劃制訂過程中，在重要的基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究領(lǐng)域，中科院充分發(fā)揮優(yōu)勢，注重頂層設(shè)計，積極組織策劃，提出對未來科學(xué)發(fā)展具有重要意義的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施；統(tǒng)籌布局，積極部署事關(guān)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施；并積極做好相關(guān)設(shè)施的協(xié)同部署，為形成若干依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的大型科學(xué)綜合研究基地建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

在“十二五”建議項目遴選時，綜合考慮社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求以及科技前沿發(fā)展需求，優(yōu)先發(fā)展平臺型設(shè)施，精心選擇建設(shè)專用型設(shè)施，高度重視公益型設(shè)施。

根據(jù)國家發(fā)展中長期規(guī)劃，我國“十二五”期間將重點建設(shè)16項重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，中科院將積極承建或參與規(guī)劃項目的建設(shè)，充分發(fā)揮中科院長期積累的建設(shè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)驗，發(fā)揮從事大科學(xué)工程建設(shè)、運行隊伍的優(yōu)勢，使中科院在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中繼續(xù)保持骨干引領(lǐng)作用，確保高質(zhì)量地完成國家任務(wù)。

回顧重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展歷程，中科院采取有所為、有所不為的方針科學(xué)規(guī)劃建設(shè)了一批符合我國國情的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，并取得了眾多具有重大科學(xué)意義的創(chuàng)新性成果，大大提升了中國在國際上的科技競爭力。但是，與發(fā)達(dá)國家的類似設(shè)施相比，我國一些已建設(shè)施的科學(xué)產(chǎn)出水平和數(shù)量還有一定差距，配套基礎(chǔ)設(shè)施相對薄弱；開放共享的軟硬件不足，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展與建立國家創(chuàng)新體系的需要相比，還存在較大差距。

圖 中科院重大基礎(chǔ)設(shè)施分布圖

但是，我們堅信隨著國家對重大科技基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的重視及投入的不斷增加，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、運行、開放和研究工作一定能夠邁上新的臺階。在“十二五”規(guī)劃項目組織實施的過程中，中科院將繼續(xù)統(tǒng)籌部署、督促落實、規(guī)范管理、認(rèn)真建設(shè)、科學(xué)運行，繼續(xù)成為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展的主力軍，面對國家戰(zhàn)略需求和世界科學(xué)前沿做出更大的貢獻(xiàn)，保持中科院在我國的科技“火車頭”作用。

1 中國科學(xué)院大科學(xué)裝置領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組.中國至2050年重大科技基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展路線圖.北京：科學(xué)出版社，2009.